13.2. Монолитный железобетон

Монолитным называют железобетон, изготовляемый непосредст­венно на строительной площадке (рис. 13.2). На месте возведения конструкции устанавливают опалубку 1. Назначение опалубки — при­дать бетонной смеси при ее укладке форму будущей конструкции. Опалубку выполняют из дерева, фанеры, стали или различных их комбинаций. Обычно применяют разборно-переставную опалубку из мелких или крупных щитов.

Для возведения высоких сооружений (резервуаров, труб, башен) применяют скользящую или подъемно-переставную опалубку. Когда бетон, уложенный в скользящую опалубку, достаточно затвердеет, опалубку вместе с рабочими подмостями двигают вверх и цикл повто­ряют. Такая опалубка была использована при строительстве Останкин­ской телевизионной башни.

В опалубку укладывают арматуру 3, а затем бетонную смесь 2. Бетонную смесь уплотняют глубинными или поверхностными вибра­торами, навешиваемыми на опалубку.

Бетон после укладки первые 7... 10 дн необходимо защищать от высыхания, а зимой — от замерзания. В противном случае мы не получим требуемой прочности бетона. Бетон твердеет обычно естест­венным путем, зимой возможен его подогрев.

Опалубку снимают по достижении бетоном достаточной прочно­сти, чаще всего через 7... 10 дн.

В последние годы монолитный железобетон применяют все шире (в начальный период своего развития железобетон в строительстве использовали только в монолитном варианте). Из монолитного бетона возводят здания и сооружения, не поддающиеся разделению на одно­типные элементы, при особенно больших или динамических нагрузках на конструкции зданий и сооружений (например, фундаменты и каркасы многоэтажных жилых и промышленных зданий, особенно в сейсмических районах), гидротехнические сооружения и т. п.

С каждым годом расширяется строительство из монолитного бетона городских и сельских жилых зданий. Особенно эффективно такое строительство в случае применения специально изготовленной метал­лической опалубки многократного использования, что позволяет до­биться большой точности изготовления строительных конструкций при низких трудозатратах.

Для монолитного строительства используют тяжелые и легкие бетоны на быстротвердеющих цементах. При правильной органи­зации труда скорость строительства из монолитного бетона не уступает скорости монтажа из сборных элементов.

За последние годы в городах России построено много нестандарт­ных сооружений из монолитного бетона, в том числе и такие уникаль­ные, как храм Христа Спасителя, подземный торговый комплекс на Манежной площади в Москве и др.

13.3. СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН

Сборные железобетонные изделия и конструкции (сборный желе­зобетон) представляют собой крупноразмерные железобетонные эле­менты, изготовляемые на заводе или полигоне домостроительного комбината. Основное преимущество таких конструкций — высокоме­ханизированные и автоматизированные методы их изготовления; на строительной площадке эти элементы только монтируют, что резко сокращает сроки строительства, повышает производительность труда и позволяет широко применять новые эффективные материалы (легкие и ячеистые бетоны, отделочную керамику, пластмассы и т. п.).

Развитие сборного строительства нашло свое выражение в органи­зации домостроительных комбинатов (ДСК). ДСК выпускают все необходимые для строительства здания железобетонные элементы, транспортируют их на стройку и осуществляют монтаж и окончатель­ную отделку здания. Главнейшее звено ДСК — заводы, выпускающие железобетонные конструкции и детали.

Основные операции при производстве железобетонных изделий: приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры, армирование и формование изделий и их ускоренное твердение.

Бетонную смесь приготовляют в бетоносмесительном цехе завода, арматуру — в арматурном цехе. Поступающую на завод арматурную сталь (в бухтах или прутках) на специальных станках очищают от ржавчины, правят и режут на стержни заданной длины. Необходимую форму стержням придают на гибочных станках. Отдельные стержни и проволоку соединяют в сетки и каркасы контактной сваркой на станках-автоматах. Готовые сетки и каркасы передают в формовочный цех.

Напрягаемую арматуру натягивают на анкеры форм с помощью специальных механизмов или реже методом термического натяжения.

Перед укладкой арматуры и бетона формы очищают и покрывают смазочным материалом, препятствующим сцеплению бетона с метал­лом форм. Бетонная смесь из бетоносмесительного цеха поступает в приемный бункер бетоноукладчика, который подает ее в форму и разравнивает.

Уплотняют бетонную смесь на заводах центрифугированием, виб­ропрессованием, прокатом, но чаще на виброшгощадках большой грузоподъемности (до 5...10 т) с электромеханическим или электромаг­нитным приводом. Пустоты в изделиях формуют с помощью вибро­вкладышей.

Для ускорения твердения бетона его подвергают тепловлажно-стной обработке: нагреву до температуры 80... 180° С таким образом, чтобы в бетоне сохранялась вода в жидком состоянии, необходимая для твердения цемента.

Применяют следующие виды тепловлажностной обработки: про-паривание при нормальном давлении и температуре 80...95° С; контак­тный нагрев и электроподогрев до 100° С; запаривание в автоклавах при давлении 0,9...1,6 МПа (оно необходимо, чтобы вода в бетоне оставалась жидкой) и температуре 175...200° С.

Наиболее распространено пропаривание при нормальном давлении в камерах непрерывного или периодического действия. Изделия на­гревают насыщенным паром.

Камеры непрерывного действия представляют собой туннель, в котором изделия в формах, установленных на вагонетках, проходят последовательно зоны подогрева, изотермичесокй выдержки и охлаж­дения.

В камеры периодического действия изделия загружают краном и устанавливают в несколько рядов по высоте. Затем камеру закрывают крышкой и подают насыщенный пар. Продолжительность пропарива-ния 10... 16 ч. За это время бетон набирает не менее 70 % марочной прочности.

После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.

Изделия, удовлетворяющие требованиям стандарта, маркируют несмываемой краской. В маркировке указывают паспортный номер изделия, его индекс, марку завода-изготовителя и пр. На каждую партию изделий составляют паспорт в двух экземплярах: для потреби­теля и завода-изготовителя.

Способы производства железобетонных изделий. Железобетонные изделия изготовляют способами: стендовым, кассетным, поточно-аг­регатным, конвейерным и вибропрокатным.

При стендовом способе изделия получают в неподвижных формах (на стенде). Механизмы (бетоноукладчики, вибраторы и др.) поочеред­но подходят к стенду для выполнения необходимых операций. Этим способом изготовляют, как правило, крупногабаритные изделия (фер­мы, колонны, балки) на полигонах.

Касетный способ— вариант стендового способа, основой которого является формование изделий в стационарно установленных кассетах, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм-отсеков. В форму закладывают арматурный каркас и заполняют ее бетонной смесью. Тепловую обработку производят контакгным обогревом через стенки форм. После тепловой обработки стенки форм раздвигают и изделия вынимают мостовым краном. Кассетным способом изготов­ляют плоские изделия (панели перекрытий, стеновые панели и т. п.).

При поточно-агрегатном способе формы с изделиями перемещаются от одного технологического агрегата к другому краном, а при конвей­ерном они стоят на вагонетках, движущихся по рельсовому пути. При конвейерном способе тепловлажностную обработку осуществляют не­прерывном методом. Конвейерный способ высокопроизводительный, но на каждой нитке конвейера можно выпускать изделие только одного типоразмера.

При вибропрокатном способе процессы получения железобетонного изделия происходят на одной установке непрерывного действия — вибропрокатном стане. Вибропрокатный стан — это конвейер из сталь­ной обрезиненной формующей ленты, движущейся вдоль постов ук­ладки арматуры и бетона, виброуплотнения бетона и контактной тепловой обработки. Вибропрокатным способом получают плиты пе­рекрытий, легкобетонные панели наружных стен, перегородочные панели. Этот способ самый производительный, но переход с выпуска одного вида изделий на другой затруднен, так как связан с полной переоснасткой стана.

13.4. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Классификация. Сборные железобетонные изделия и конструкции широко применяют во всех областях современного строительства. Промышленность выпускает большое число различных видов сборных железобетонных изделий и конструкций. В основу классификации железобетонных изделий положены следующие признаки: вид арми­рования, плотность и вид бетона, из которого изготовлено изделие, внутреннее строение изделия и его назначение.

По виду армирования железобетонные изделия подразделяют на предварительно напряженные и с обычным армированием.

По плотности и виду бетона различают изделия из особо тяжелых (р_т> 2500кг/м³),тяжелых(p_m= 1800...2500кг/м³), легких (р_т< 1800 кг/м³)

Рис. 13.3. Изделия для фундаментов:

а — блок-подушка; б— блок для стен подвалов сплош­ной; в — то же, пустотелый; г — блок стаканного типа

и особо легких (р_я = 700 кг/м³) бетонов. Легкобетонные из­делия, в свою очередь, могут быть получены на пористых заполнителях и из ячеистых бетонов.

В зависимости от вида вя­жущего различают изделия из цементного бетона, силика-то- и гипсобетонные.

По внутреннему строенцю изделия могут быть сплошны­ми и пустотелыми, изготов­ленными из бетона одного вида (однослойные изделия) или из нескольких видов бе­тона (например, трехслойные — из ячеистого бетона, с двух сторон покрытого плотным мелкозернистым бетоном).

По назначению железобетонные изделия подразделяют на три груп­пы: для жилых и общественных зданий, для промышленных зданий и для инженерных сооружений. В свою очередь, изделия для жилых, общественных и промышленных зданий подразделяют на изделия для фундаментов, каркасов зданий, стен, перекрытий и покрытий, лестниц и санитарно-технические.

Изделия для фундаментов зданий (рис. 13.3). Фундаментные плиты — массивные железобетонные элементы трапецеидальной (рис. 13.3, а) или прямоугольной формы, укладываемые при устройстве фунда­мента непосредственно на грунт.

Бетонные блоки для стен подвалов — элементы в форме прямоуголь­ного параллелепипеда (рис. 13.3, б, в) из тяжелого бетона, керамзито-бетона и силикатного бетона плотностью не менее 1800 кг/м³ и класса В7,5...В15. Блоки армируют лишь монтажной арматурой. В торцовой части блоков устраивают пазы, заполняемые при монтаже раствором. Керамзитобетонные блоки могут иметь несплошные, открытые вниз пустоты. Применяют блоки для устройства ленточных фундаментов и возведения стен подвалов для зданий всех видов.

Фундаментные блоки стаканного типа (рис. 13.3, г) применяют в каркасных зданиях для опирания колонн. Они могут состоять как из одного элемента, так и из двух (отдельно блок и стакан).

Изделия для каркасов зданий (колонны; горизонтальные связи — ригели, прогоны, балки, фермы и арки) изготовляют из тяжелого бетона класса не ниже В15 и армируют несущей арматурой. Ригели, балки и

268

фермы часто изготовляют из напряженно-армиро­ванного бетона. Все изде­лия для надежной связи друг с другом и передачи нагрузки имеют металли­ческие закладные детали.

Изделия для каркасов промышленных зданий (рис. 13.4) отличаются от аналогичных изделий для жилых зданий большей несущей способностью и размерами. Так, высота колонн для жилых зда­ний достигает 7,5 м, а промышленных 35 м.

Балки в зависимости от перекрываемого про­лета могут иметь тавровое или двутавровое сечение с отверстиями в верти­кальной стенке для сни­жения ее массы. Изго­товляют балки из бетона класса В25...В30; армирование чаще напря­женное. Длина балок — 12;. 18 и 24 м.

Фермы (рис. 13.5) применяют как элементы покрытий пролетом 30 м и более; сборные железобетонные арки — для пролетов более 60 м.

Стеновые бетонные блоки предназначены для жилых и обществен­ных зданий, а также производственных зданий промышленного и сельскохозяйственного назначения. Размер блоков зависит от конст­руктивного решения здания и схемы разрезки стены: так, длина блоков может быть 400...3300 мм, высота 300...3900 мм. Толщина назначается по теплотехническим и конструктивным соображениям: для наружных стен 200...600 мм, для внутренних — 160...300 мм.

Один из вариантов конструкции наружной стены из блоков показан на рис. 13.6. Сплошными линиями даны габариты блоков при двух­рядной разрезке, пунктирными — при четырехрядной. Простеночные блоки 2 имеют только монтажную арматуру; они изготовлены с чет­вертями, которые используют для установки оконных блоков и обра­зования вертикальных стыков между блоками. Перемычечные блоки 1 выполняют из армированного бетона, способного воспринимать на­грузку от междуэтажного перекрытия.

269

Рис. 13.4. Схема одноэтажного промышленного здания с железобетонным каркасом:

/ — фундамент под колонны; 2— колонны наружного ряда; 3 — подкладка; 4 — фундаментная балка; 5 — стеновая па­нель; 6 — подкрановая балка; 7— плита покрытий; <?— бал­ки (фермы) покрытия; 9— консоли колонн; 10— колонны внутреннего ряда

Для наружных стен блоки могут быть одно- и двухслойные. Изго­товляют их из различных видов бетона. Однослойные блоки наружных стен изготовляют главным образом из лепких бетонов на пористых заполнителях класса ВЗ,5...В7,5, плотностью 900...1500 кг/м³ или яче­истых бетонов класса В2...В7,5 плотностью 600...1000 кг/м³. Двухслой­ные блоки из утепляющего и изолирующего слоев применяют главным образом для зданий с повышенной влажностью воздуха. Утепляющий слой выполняют из конструкционно-теплоизоляционного бетона (обычно из легкого бетона на пористых заполнителях класса ВЗ,5...В7,5 плотностью 900... 1200 кг/м³). Внутренний изолирующий слой — из тяжелого бетона (реже из легкого) класса В15...В25; его назначение — ограничить влагопередачу от внутренней стороны стены к наружной, чтобы защитить утепляющий слой от увлажнения.

Блоки внутренних стен делают однослойными. Вид и класс исполь­зуемого бетона зависят от конструктивного решения стены (применяют тяжелые бетоны класса В7,5...В15) и легкие ячеистые класса В2...ВЗ,5.

В настоящее время крупноблочное строительство уступило место панельному.

Стеновые панели — крупноразмерные элементы (обычно высотой на этаж и длиной до 6 м) для монтажа полносборных зданий (рис. 13.7) — в зависимости от назначения и конструктивных особенностей под­разделяют на следующие виды:

• панели наружных стен отапливаемых зданий, изготовляемые из легкого бетона на пористых заполнителях, ячеистого бетона или из тяжелого бетона с теплоизоляционным слоем;

• панели наружных стен неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен, изготовляемые из тяжелого или легкого бетона;

• панели перегородок, обычно изготовляемые из гипсобетона.

Классы тяжелых бетонов для панелей наружных стен — не ниже В15, для внутренних — не ниже В12,5, легкие бетоны всех видов должны иметь класс не ниже В3,5.

Наибольшее распространение в жилищном и общественном стро­ительстве получили панели из легких бетонов на пористых заполните­лях и панели из автоклавных ячеистых бетонов. Толщина панелей в зависимости от вида бетона и климатических условий на месте стро­ительства 160...400 мм. Масса панелей достигает 5 т. В технико-эконо­мическом отношении наиболее высокими достоинствами обладают крупноразмерные вибропрокатные керамзитобетонные панели.

Панели (рис. 13.8) выпускают с наружной защитно-декоративной отделкой (керамической плиткой, декоративными бетонами, водостой­кими красками и т. п.) и внутренней, подготовленной под отделку. Окрашенные и остекленные оконные и дверные блоки должны быть установлены на место.

Элементы междуэтажных перекрытий. В зданиях всех типов исполь­зуют железобетонные панели перекрытий. Размер панелей: длина 2,4...12 м, ширина 1,2...3,6 м, толщина 220 мм. Панели изготовляют из бетона класса не менее В15 и армируют обычной или предварительно напряженной арматурой.

Панели перекрытий кроме несущей способности должны удовлет­ворять требованиям звукоизоляции. Для повышения звукоизоляцион­ных свойств и снижения массы панели делают с пустотами (главным образом круглого сечения) или из легких бетонов на пористых запол­нителях; применяют ребристые панели перекрытий со звукоизоляци­онными прослойками. Нижняя сторона панели выпускается в готовом к отделке виде и служит потолком, а верхняя — основанием пола.

Панели и плиты покрытий. В зависимости от конструкций кровли они должны удовлетворять помимо несущей способности требованиям гидро- и пароизоляции, а для совмещенных (теплых) кровель — и теплоизоляции.

Панели покрытий изготовляют однослойными из тяжелого и лег­кого бетона на пористых заполнителях; слоистыми с несущей конст­рукцией из тяжелого бетона и теплоизоляционным слоем из ячеистого бетона или другого утеплителя; комбинированными в виде плиты из ячеистого бетона с ребрами из тяжелого бетона. Класс тяжелого бетона должен быть не менее В15, легкого на пористых заполнителях — не менее В10 и ячеистого — не менее В3,5.

Санитарно-технические устройства. Элементы водоснабжения, ка­нализации, вентиляции и т. п. могут быть также выполнены в виде железобетонных изделий заводского изготовления. Водопроводные и канализационные трубы замоноличивают в тело специальных панелей; таким же образом получают отопительные панели. Для устройства вентиляции применяют специальные блоки со сквозными каналами. Высоту блоков назначают в соответствии с высотой помещения, ши­рина зависит от числа каналов и труб в них. Применение таких блоков существенно упрощает санитарно-технические работы на стройке.

Санитарно-технические кабины — полностью оборудованные и от­деланные объемные элементы: в них уг.тянппш»нгкт вянш.1 патвипч

унитазы, смесители, а вся система труб сосредоточена внутри задней полой стенки кабин. Такие кабины на стройке только подключают к соответствующим сетям.

Лестничные марши и площадки изготовляют из бетона класса не ниже В15. Ступени лестниц должны иметь отделанную поверхность. Лестничные площадки, как правило, покрывают керамической плит­кой. Лестничные марши и площадки могут быть выполнены в виде одного цельного элемента. Применяют лестницы как в зданиях из сборного железобетона, так и в кирпичных зданиях.

Железобетонные перемычки для перекрытия оконных и дверных проемов в кирпичных зданиях бывают брусковые, плитные и балочные с отформованной четвертью для опирания панелей перекрытия. Пере­мычки изготовляют из тяжелого или легкого (на пористых заполните­лях) бетона. Класс бетона не менее В15. Марка бетона по морозос­тойкости в зависимости от климатический условий F35...F200.

Изделия для инженерных сооружений. Железобетонные изделия широко применяют в дорожном строительстве (плиты покрытий дорог, бортовые камни, элементы мостов и путепроводов, шпалы, осветитель­ные столбы и столбы контактной сети); при строительстве городских инженерных сетей (напорные и безнапорные железобетонные трубы диаметром от 0,5 до 3 м, элементы коллекторов и др.); при строительстве гидросооружений и мелиоративных систем.